黄土高塬沟壑区水土保持对小流域地表径流的影响

水土保持对径流的作用是水土流失治理中一个亟待回答的实际问题．本文用小流域平行对比观测法，分析了黄土高塬沟壑区水土保持对小流域地表径流的数量及其时间分布特征的影响，表明在黄土高塬沟壑区，水土保持能使小流域产洪次数减少、地表径流模数和径流系数减小；使小流域地表径流模数的年际变率增大；在洪水产流过程中，水土保持使流域产流起始时间滞后，径流持续时间缩短，瞬时流量及洪峰流量降低以至消失     

新安江NAM和TOPMODEL模型在安阳河流域比较应用研究

海河流域作为我国的政治文化中心,流域内人口密度大,水循环过程受到强烈的人为干扰,导致流域的水文水资源特征改变。因此,为了探讨海河流域河流的产流机制,本研究以安阳河流域为例,分别采用新安江模型、NAM模型和TOPMODEL模型进行日径流过程模拟和次洪模拟计算,结果表明在海河流域三个模型模拟效果均良好。三种水文模型模拟的结果为:在日径流模拟方面,NAM模型与新安江和TOPMODEL模型相比,在率定期其确定性系数较其它模型相对较高,在验证期其率定系数也相对较高,且径流深相对误差较小;在次洪模拟方面,NAM模型与新安江和TOPMODEL模型相比,2场洪水的确定性系数有所提高;2场洪水的径流深相对误差都较小;2场洪水的洪峰相对误差较小,峰现时差有了明显的提高。因此,NAM模型在安阳河流域的应用效果最佳。     

水土保持对清涧河流域洪水径流的影响

采用时间序列对比分析方法，分析了黄土高原清涧河流域水土保持对流域暴雨洪水过程及径流量的影响，结果表明了水土保持使该流域产洪次数减少、地表径流模数和径流系数减小、流域产流起始时间滞后，径流持续时间缩短，洪峰流量降低．     

浑河流域水土保持减水减沙效益分析

通过对浑河流域降雨，产流，产沙特性分析和降雨，径流，输沙资料统计，采用成因分析法建立了适合该流域的降雨－径流和降雨－产流经验关系。用水文法和水保法对流域８０年代减水，减沙量计算的结果表明，所减水量中，降雨和流域治理的作用分别占４１．５％和５８．５％；所减沙量中，降雨和流域治理的作用分别占２１．１％和７８．９％。     

分层超渗产流模型介绍

1979年南京水文研究所在《流域产流模型的分析》一文中,提出了一般性产流模型(一层模型)。本文在一层模型基础上,应用供水强度大于人渗强度是产流的先决条件这一概念,通过分层超渗、分层产流的方法研究流域雨洪径流及其组成。模型中以点的入渗曲线作为概化的流域人渗曲线,模型选用n次抛物线的全流域分配形式考虑流域各点入渗率在流域内的不均匀性。通过唐白河宋庄站暴雨洪水资料计算,表明模型是可行的。     

大中流域长系列径流泥沙模拟

根据治理与尺度对黄土地区产流模式的影响，将径流成份分为地面径流和地面以下径流，分别用超渗产流理论和地下水线性水库演算法加以模拟计算。通过坡面土壤颗粒的受力分析，运用泥沙运动力学基本理论和方法，推导出坡面土壤侵蚀量计算公式，从而建立了适用于长系列大中流域的产流产沙物理概念模型。率定后的模型应用于中大尺度的大理河流域水沙计算，效果良好。     

丰满流域春季径流水源及产流模式分析

春季径流主要来源于融雪水和冻土条件下的降雨径流,但是,如何定量进行各产流模式阶段划分和各水源量的估算,一直是春季径流研究的挑战。为了评价多年平均状态下的春季水源组成及其产流模式阶段,结合丰满流域1944—2017年的日径流量资料,根据典型年(2017年)春季日径流过程总结出东北春季径流过程由3种产流模式构成,即融雪产流模式、冻土条件下融雪-降雨产流模式、冻土条件下降雨产流模式。通过Eckhardt递归数字滤波法进行基流分割,定义地下径流与总径流之比为基流比,根据总径流量和基流比曲线变化趋势分析产流模式起止日期及历时,并采用箱形图对历年产流模式起止日期及历时进行统计分析。结果表明:丰满流域在多年平均状况下,融雪产流开始日期为3月21日,冻土条件下融雪、降雨产流开始日期为4月21日,融雪产流结束日期为5月11日,冻土消融日期为5月28日;融雪产流模式历时为31 d,冻土条件下融雪、降雨产流模式历时20 d,冻土条件下降雨产流模式历时18 d;多年平均状况下,丰满流域春季总径流中,融雪产流约占39.4%,冻土条件下融雪、降雨产流约占35.3%,冻土条件下降雨产流约占25.3%;丰满流域年总径流中,融雪产流约占10.3%,冻土条件下融雪、降雨产流约占9.2%,冻土条件下降雨产流约占6.6%。研究成果对北方地区流域春汛来水预报具有参考价值。     

论流域产流

籍助于国内外的径流实验资料,基于水分在有孔介质的运行理论,本文对流域中单点产流机制进行了探讨。阐述了不同径流成分的生成机制及其产流条件,并概括出“界面产流”的基本规律。阐述了在天然条件下,各种机制的组合形式及其实际存在的客观条件,相互转换关系。流域产流过程是不同产流机制在一定的空间组合与分布下,在给定的供水条件下的空间发展过程。文中阐述了流域产流机制的核心问题及产流特征。为进一步正确的分析与认识流域产流现象提供了理论概念基础。     

不同水文模型在滦河流域对比运用研究

为对比研究不同水文模型在滦河流域的模拟精度,分别选取垂向混合产流模型和VIC模型,以滦河滦县水文站以上流域为研究流域,基于滦县水文站1980—1989年水文资料,对比分析不同水文模型的模拟精度,并在此基础上,定量分析不同蒸发输入和不同计算时段对水文模型模拟的影响。研究结果表明:垂向混合产流模型相比于VIC模型,在滦河流域具有更好的适用性,日模拟相对误差均小于VIC模拟的相对误差,且确定性系数均高于VIC模型;时段步长为0.5 h的次洪模拟,不论是在洪峰峰值模拟还是整个洪峰过程的拟合程度方面模拟精度都要优于计算步长为1 h的次洪模拟;运用Penman-Monteith公式计算的潜在蒸散发作为垂向混合产流模型蒸发输入,模拟的日径流过程总体上优于运用实测蒸发皿蒸发作为蒸发输入的模拟精度。模型的研究成果可以为滦河流域水文模拟和模型研究提供参考价值。     

双曲正切法计算年径流均值参数的率定及应用

通过对流域不同下垫面产流特征的研究,将流域下垫面划分为若干种类,进一步确定不同种类的下垫面产流特性,并将这种产流特性应用到双曲正切模型法中,以便计算无实测资料的设计流域年径流均值。对于无实测资料的设计流域,年径流均值一般通过等值线法、双曲正切模型法或其他数学模型求得。在实际分析计算中,双曲正切模型法因参数少,计算精度高,应用的比较多。上述方法对无实测资料的设计流域合理选定模型参数,提高设计年径流均值计算精度有着重要的指导作用。     

基于信息熵理论的流域瞬时单位线

基于流域汇流是一种受确定性和随机性因素影响的随机现象，从流域的瞬时单位线等价于水质点在流域内流达时间的概率密度函数入手，引入信息熵理论，提出了一种流域瞬时单位线。这种模型的数学菜同于Ｎａｓｈ瞬时单位线，具有概念不禁，计算简单等优点，并且计算精度等同ａｓｈ时单位线，以圩缺乏水文资料地区的汇流计算也是可行的。     

Evaluation of three unit hydrograph models to predict the surface runoff from a Canadian watershed

The predictability of unit hydrograph (UH) models that are based on the concepts of land morphology and isochrones to generate direct runoff hydrograph (DRH) were evaluated in this paper. The intention of this study was to evaluate the models for accurate runoff prediction from ungauged watershed using the ArcGIS^® tool. Three models such as exponential distributed geomorphologic instantaneous unit hydrograph (ED-GIUH) model, GIUH based Clark model, and spatially distributed unit hydrograph (SDUH) model, were used to generate the DRHs for the St. Esprit watershed, Quebec, Canada. Predictability of these models was evaluated by comparing the generated DRHs versus the observed DRH at the watershed outlet. The model input data, including natural drainage network and Horton's morphological parameters (e.g. isochrone and instantaneous unit hydrograph), were prepared using a watershed morphological estimation tool (WMET) on ArcGIS^® platform. The isochrone feature class was generated in ArcGIS^® using the time of concentration concepts for overland and channel flow and the instantaneous unit hydrograph was generated using the Clark's reservoir routing and S-hydrograph methods. An accounting procedure was used to estimate UH and DRHs from rainfall events of the watershed. The variable slope method and phi-index method were used for base flow separation and rainfall excess estimation, respectively. It was revealed that the ED-GIUH models performed better for prediction of DRHs for short duration (≤6 h) storm events more accurately (prediction error as low as 4.6–22.8%) for the study watershed, than the GIUH and SDUH models. Thus, facilitated by using ArcGIS^®, the ED-GIUH model could be used as a potential tool to predict DRHs for ungauged watersheds that have similar geomorphology as that of the St. Esprit watershed.     

Clark单位线法的分布式改进

Clark单位线法是一种分散型集总式的单位线模型。基于Clark单位线的线性性质,可以将单一线性水库分别平移至不同等流时单元进行调蓄,建立相应的单位线,并按不同等流时单元传播滞时分别进行推移叠加,从而改进成为一种分布式的单位线模型表述形式。该分布式单位线模型演算参数取值方法包括2种:整体算术平均与逐级算术平均。将改进后的分布式单位线模型应用于沿渡河子流域时段单位线的推求,并与他人采用传统Clark单位线法计算得到的时段单位线进行了比较,结果表明对Clark单位线法的分布式改进是合理的。研究成果为以后进一步将Clark单位线法分布改进应用于水文响应单元提供了基础。     

A Fast Semi Distributed Rainfall Runoff Model for Engineering Applications in Arid and Semi-Arid Regions

A new GIS based rainfall runoff model is developed for engineering applications, achieving a highly automated watershed analysis process starting from watershed delineation and up to the runoff hydrograph calculation. The model can be classified as a semi-distributed time area model that adopts an improved grid based approach for calculation of watershed response. The model deals with each grid cell in the digital elevation model as an independent hydrologic unit. Travel time through each grid cell is estimated using Manning’s formula and a stream power formula that relates the hydraulic radius at the cell to the characteristics of its upstream watershed area and excess rainfall depth. The watershed response at its outlet is estimated by routing the response of each grid cell using a flow path response function that is defined for that cell. The routed responses of all watershed cells are then convoluted to produce the outflow hydrograph. Model advantages include accuracy improvements due to the incorporation of grid-based routing calculations (both translation and attenuation), fully automated model structure, and fast ability to model many watersheds simultaneously. The combination of these advantages constitutes the novelty of the model that makes it very suitable for engineering design as well as for real-time applications. The model was tested using the data of the experimental watershed, Walnut Gulch, Arizona, USA, gauged by 88 rainfall stations and several discharge recording flumes. The results show that the model can accurately predict the runoff hydrograph where suitable input is available.     

支持向量机在中长期径流预报中的应用

本文探索了支持向量机在中长期径流预报中的应用。在支持向量机建模过程中引入了径向基核函数，简化了非线性问题的求解过程，并应用SCE-UA算法辨识支持向量机的参数。在SCE-UA搜索过程中进行了指数变换，以快速准确的找到最优参数。与人工神经网络模型预报结果比较显示，该模型能提高径流中长期预报的精度。     

城镇小流域设计洪峰流量计算方法研究

城镇小流域地处城市化发展快速地区,设计洪峰流量是确定城镇防洪安全的重要依据。阐述了广泛应用于城镇小流域设计洪水计算的综合单位线、推理公式、城市水文学和室外排水公式等方法的基本原理,分别利用这4种方法计算深圳市民治河流域设计洪峰流量。结果表明:尽管不同方法所得结果有一定差异,但综合单位线法与其他方法所得结果的相对误差均在允许范围内,采用综合单位线法所得结果作为设计成果能够满足城市防洪安全。     

论城市雨水道设计流量的计算方法

从理论与实际应用上分析了城市雨水道设计流量的五种计算方法(最大径流量法、空隙容积利用法、滞流式法、芝加哥水文过程线法、容量平衡法),并对七个地区进行了对比计算,推荐采用容量平衡法.     

流域汇流单位线时段转换应用分析

当流域汛期雨情报讯时段在特殊情况下出现变化时,流域汇流单位线必须事先进行时段转换后才能用于实际洪水预报。以实测水文原始数据为依据,根据示例流域在水文预报工作中的特殊需要,采用s曲线法对流域汇流单位线进行了实例转换和应用分析。分析成果符合相关行业规范精度标准,提出了分析成果的具体使用条件和应用范围,成果能够作为备选方法用于实际工作之中。     

紫色土区小流域泥沙输出过程对雨型和空间尺度的响应

以紫色土区3个具有不同集水面积、物理特征和土地利用方式的小流域为研究对象，在1999～2000年间对流域野外自然降雨下泥沙输出过程进行了监测，旨在从小流域尺度阐明径流含沙量过程特征及其空间约束效应。结果表明：天然降雨侵蚀过程中流域径流含沙量时间曲线表现为波浪起伏形、幂函数递减形和抛物线复合形3种类型；峰值径流流量后，含沙量降低，表现为变化幅度小的低含沙量特征。泥沙输出过程对流域空间尺度的响应受降雨型式的强烈影响。均匀型降雨侵蚀下，径流含沙量时间曲线表现为低含沙量的波浪起伏形，并且，随流域面积的增加，次降雨平均含沙量增加；间歇型降雨侵蚀下，随流域面积的增加，径流含沙量曲线从抛物线复合形向幂函数递减形过渡；中大型降雨侵蚀下，径流含沙量时间曲线表现为幂函数递减形，泥沙输出过程对流域空间尺度的响应不敏感。     

Evaluating the Impacts of a Large-Scale Multi-Reservoir System on Flooding: Case of the Huai River in China

The extensive constructions of reservoirs change the hydrologic characteristics of the associated watersheds, which increases the complexity of watershed flood control decisions. By evaluating the impacts of the multi-reservoir system on the flood hydrograph, it becomes possible to improve the effectiveness of the flood control decisions. This study compares the non-reservoir flood hydrograph with the actual observed flood hydrograph using the Lutaizi upstream of Huai River in East China as a representative case, where 20 large-scale/large-sized reservoirs have been built. Based on the total impact of the multi-reservoir system, a novel strategy is presented to evaluate the contribution of each reservoir to the total impact. According their contributions, the “highly effective” reservoirs for watershed flood control are identified via hierarchical clustering. Moreover, the degree of impact of the reservoir operation rules on the flood hydrograph are estimated. We find the multi-reservoir system of Huai River has a significant impact on flooding at the Lutaizi section, on average reducing the flood volume and peak discharge by 13.92 × 10⁸ m³ and 18.7% respectively. Under the current operation rules, the volume and peak discharge of flooding at the Lutaizi section are reduced by 13.69 × 10⁸ m³ and 1429 m³/s respectively. Each reservoir has a different impact on the flood hydrograph at the Lutaizi section. In particular, the Meishan, Xianghongdian, Suyahu, Nanwan, Nianyushan and Foziling reservoirs exert a strong influence on the flood hydrograph, and are therefore important for flood control on the Huai River.